Energia 2-color

Energia w

rodowisku

Energia w

rodowisku

(2)

Odnawialne

ródła energii

Odnawialne

ródła energii

Biomasa

Hydroenergia

Energia wiatru

Energia maremotoryczna (fale i prądy morskie)

Energia maretermalna (ciepło oceanów)

Bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznej

Energia geotermalna

Hydroenergia

Promieniowanie słońca

napędza przemiany i

ruch wody w

przyrodzie

Na skutek grawitacji

woda opadowa zlewa

się do rzek

Energia niesiona przez

wody rzek jest jedyną

skoncentrowaną

energią odnawialną

Hydroenergia

Energia niesiona przez

wody rzek jest

skoncentrowaną

energią

odnawialną

Dlatego jest to jedyna

energia odnawialna, która

jest dziś powszechnie

wykorzystywana

Hydroenergia

Energia wody spiętrzonej

rzeki wynosi (energia

potencjalna):

E = mgh

Mała elektrownia np..na

Rabie w Dobczycach:

h = ok. 10m, masa

przepływającej wody ok.

= 2000 kg na sekundę

M = E/t = 2000 kg * g *

10m / sek = 200 kW

Najwieksza elektrownia

świata, w Brazylii ma moc:

M = 11GW

Zasoby i przepływy wody w przyrodzie

Zasoby wody

Oceany 13 700

Pory skał 3 200

Lodowce 165

Jeziora 0,34

Para wodna 0,105

Przepływy

Ocean—atmosfera
(parowanie z oceanów)          3,83
Atmosfera—ocean
(opady nad oceanami)           3,47
Ocean—ląd                           0,36
Ląd—atmosfera
(parowanie z lądów)              0,63
Atmosfera - ląd 0,36 +0,63 = 0.99

Rzekami do oceanów 0,32

Woda gruntowa do oceanów 0,04

Jednostką miary wody jest 10

g czyli 100 000 km

Potencjalne zasoby energii wodnej

Potencjał brutto
(masa wód we wszystkich ciekach wodnych, całkowity spadek od źródeł do
ujść, teoretyczna wydajność turbin)

Potencjał techniczny
( rzeczywista wydajność turbin, część wody nie przechodzi przez turbiny)
30-40% potencjału brutto.

Potencjał ekonomiczny
(część potencjału technicznego )

Zainstalowana moc (1975) 375 GW

Hydroenergia to około:
2% światowego zuŜycia energii
20% światowego zuŜycia energii elektrycznej

Oszacowanie górnej granicy energii do

wykorzystania

–

potencjał brutto

ZałoŜenia:

Wykorzystujemy wszystkie rzeki świata w ciagu

całego roku

Średnie spiętrzenie wynosi 100m

M = m*g*h / t

M = 0.32 * 10

kg * 10m/sek

* 100 m / rok

1 rok = 31.5 *10

sek

= 10

W =

1000 GW

Widok hali generatorów

Kraje wykorzystuj

ce energi

Kraje wykorzystuj

ce energi

wodn

Koszt uzyskiwania energii

elektryczej z ró

nych

ródeł

elektryczej z ró

nych

ródeł

Charakterystyka hydroenergii jako

ródła energii pierwotnej

Zalety:

Dyspozycyjność

–

moŜna elastycznie zmieniać

dostarczaną moc i prawie natychmist włączyć do i

wyłączyć z sieci

Tania energia

–

duŜy koszt budowy zapory ale nie

ma kosztów paliwa

Ograniczenie:

Aktualnie wykorzysuje się co najmniej połowę

potencjału ekonomicznego a to stanowi tylko

20%produkcji energii elektrycznej i mniej niŜ 3%

zuŜywanej energii

W jakim celu buduje si

zapory na rzekach

W jakim celu buduje si

zapory na rzekach

–

Czy tylko uzyskiwanie energii?

Cel budowy zapór:

Rekreacja

Zapas wody dla

rolnictwa

Zabezpieczenie

przeciwpowodziowe

Źródło wody

wodociągowej

Irygacja

–

nawadnianie pól

Inne

w tym energia

wodna

Energia wiatru

Mechanizm powstawania wiatru:

ilość energii słonecznej zaabsorbowanej

przez powierzchnię ziemi zaleŜy od

rodzaju powierzchni

stąd róŜne temperatury powietrza przy

powierzchni. Powstają obszary

podwyŜszonego i obniŜonego ciśnienia

powietrze porusza się od wysokiego do

niskiego ciśnienia

na kierunek wiatru wpływa teŜ ruch

obrotowy Ziemi

Energia wiatru

Powietrze porusza się,

powstaje wiatr, który niesie

energię związaną ze swoim

ruchem

Wiatraki odbierają energię

kinetyczną poruszających się

olbrzymich mas powietrza

Energia wiatru

RóŜnice między

energią wody i wiatru

duŜe rozproszenie energii

wiatru

obszary gdzie często wieje

wiatr i obszary z długimi

okresami ciszy

zmienna w czasie i

niekontrolowalna siła wiatru

(okresy ciszy i huraganu)

zmienny kierunek wiatru

Energia wiatru

Energia kinetyczna

E = ½ m v

Masa powietrza

przechodzącego w obrębie

skrzydeł wiatraka w ciągu

czasu t

m =

V / t =

S l / t;

l/t = v

m =

S v

E ~

Energia wiatru

Energia kinetyczna wiatru jest

proporcjonalna do prędkości

wiatru podniesionej do 3 potęgi

W praktyce moŜemy wytwarzać

energię elektryczna z wiatru

tylko przy określonych

prędkościach:

poniŜej ok.. 4m/s

–

prędkość

zbyt mała

przy prędkości ok..12 m/s

ogranicza się obroty

przy prędkości 25 m/s przerywa

się pracę turbiny

dko

ść

wiatru

dko

ść

wiatru

Rozkład prędkości

wiatru w ciągu roku

Prędkość chwilowa
wiatru i zmiany w czasie

Energia wiatru

–

trze turbiny

Energia wiatru

turbina

Turbina obraca się z predkością zaleŜacą od siły wiaru ale ograniczoną
od dołu i od góry przez wymagania techniczne.

Energię elektryczną przekształca się w zmienny prąd elektryczny o
częstotliwości 50 Hz i synchronizuje z częstością sieci energetycznej
poprzez specjalne układy elekryczne

Energia wiatru

zasoby

Szacuje się, Ŝe około 1-2% energii słonecznej zamienia się na energię
kinetyczną masy powietrza.

Ale:
Energia wiatru dostępna jest tylko nad lądami

Dostępna jest tylko energia kinetyczna powietrza znajdującego się
blisko powierzchni ziemi (do wysokości około100 m)

Oszacowanie zasobów moŜliwych do wykorzystania:

40 TW nad lądem i ewentualnie
20 TW nad płytkimi morzami

Energia wiatru

–

rozkład wiatrów

Kraje wykorzystuj

ce energi

Kraje wykorzystuj

ce energi

wiatru

Czołowe kraje w Europie:

Niemcy
Hiszpania
Dania

Czołowe kraje w świecie

USA
Indie
Chiny

1995 rok – 5 000 MW
Kraje: USA 1 870 MW Niemcy 930 MW

Dania 610 MW Indie 600 MW

Kraje wykorzystuj

ce energi

Kraje wykorzystuj

ce energi

wiatru

Nation

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

World 31,180 39,295 47,693 59,024 74,153 93,849

1 Germany 12,001 14,609 16,628 18,427

20,622 22,247

2 United States 4,685 6,370 6,725 9,149

11,603 16,818 20,000

3 Spain             4,830         6,202         8,263        10,027       11,630       15,145
4 India             1,702          2,110         3,000          6,270        4,430         7,850           8,748
5 China               468            567            764          1,266        2,599         5,912
6 Denmark       2,880         3,110           3,124         3,128        3,136         3,125
7 Italy                785            904            1,265

1,718 2,123 2,726

8 France 148 248 386

757 1,567 2,455

9 United Kingdom 552 648 888 1,353 1,962 2,389
10Portugal 194 299 522 1,022 1,716 2,130

11 Canada                12 The Netherlands           13 Japan
14 Austria                 15 Greece                        16 Australia
17 Ireland                 18 Sweden                       19 Norway
20 New Zealand         21 Egypt                          22 Belgium

23 Taiwan 280

24 Poland 276

25 Brazil 247

Rozwój energetyki wiatrowej

Nowe elektrownie wiatrowe w USA

Rozwój energetyki wiatrowej

Wzrost mocy
w nowych elektrowniach
wiatrowych w świecie

Na świecie produkuje
się ciągle niewiele
energii elektrycznej
z wiatru ale produkcja
ta szybko rośnie z
kaŜdym rokiem

Koszt energii elektrycznej z wiatru

Z rysunków:

Wiatr 3

Ogniwo
słoneczne 20

E.geotermana <3

Ogrzewanie
słoneczne 8

Biomasa 7

Energia z wiatru staje się coraz tańsza ale juŜ niewiele potanieje

Koszt energii elektrycznej z wiatru

Inne Ŝródło:
ok.. 3 centy za 1kWh

Ale koszty inwestycji są stałe, koszty eksploatacji praktycznie teŜ.
Dlatego ceny rzeczywiste zaleŜą od ilości wyprodukowanej energii

Polska

–

liwe lokalizacje elektrownii

wiatrowych

Porównanie dwóch lokalizacji:

Na wybrzeŜu – Łeba
Kotlina w górach – Nowy Sącz

Polska

–

istniej

ce elektrownie wiatrowe

istniej

ce elektrownie wiatrowe

Widok farmy wiatrowej w
Zagórzu koło wyspy Wolin

Inne farmy wiatrowe nad morzem:
Zagórze 15 * 2 MW
Cisowo 9 * 2 MW + 5 * 132 kW
Barzowice 6 * 833 kW

Pojedyncze wiatraki:
W kilku miejscowościach w tym
w Zawoji i Rytrze